La démarche de recherche commune aux différents projets nécessite généralement, l’élaboration ou la fonctionnalisation, contrôlée à l’échelle moléculaire des solides inorganiques, la caractérisation des matériaux (en particulier de leur surface) et l’étude de leur réactivité. Les chercheurs possèdent donc des compétences très complémentaires telles que la chimie organique ou organométallique, la biochimie, la chimie inorganique et des matériaux, ainsi que dans le domaine des techniques de caractérisation physico-chimiques avancées.

Si les objets manipulés et les objectifs de valorisation sont différents, la cohésion scientifique est forte autour de problématiques communes comme la structuration/fonctionnalisation de surfaces planes ou divisées et la caractérisation avancée de ces surfaces et de leur réactivité. Nous avons donc adopté une structuration scientifique fédératrice, favorisant les échanges scientifiques et les synergies, autour de trois thèmes qui constituent nos lignes de force et touchent à la fois le domaine de la catalyse et celui des biointerfaces.

DOMAINES DE COMPÉTENCES

• Synthèse de matériaux de porosité, propriétés acido-basique et nano-structuration contrôlées
• Fonctionnalisation et caractérisation de surfaces
• Réseaux de réactions catalytiques modèles
• Caractérisation operando/résolue en temps des sites réactionnels
• Mécanismes réactionnels
• Suivi d’interactions en milieu biologique

Thème 1 : Ingénierie des surfaces nanostructurées et fonctionnelles - C. Louis, F. Launay

La conception de différents matériaux « actifs », catalyseurs, capteurs, etc… constitue l’un des centres d’intérêt du laboratoire. Malgré la diversité des applications visées, un certain nombre de problématiques s’avèrent communes, comme la question des interactions entre des matériaux de différentes natures (surfaces planes ou divisées, matériaux nanométriques ou massifs, oxydes poreux ou non poreux, surfaces métalliques) et des phases « actives » (nanoparticules d’oxyde ou de métal, ions isolés, molécules organiques ou biomolécules). Des défis importants en termes de synthèse se retrouvent au cœur de la plupart des travaux du laboratoire et s’appuient sur notre expertise reconnue en matière de synthèse de nano-objets, de contrôle des échelles de porosité et d’introduction sélective d’ions isolés.

Les activités du thème 1 s’organisent autour de deux axes principaux :

• Le contrôle de l’environnement des nanoparticules et des surfaces
• La localisation des entités actives au sein de matrices poreuses
  
  

Thème 2 : Science des Surfaces et Interfaces Solide-Liquide - X. Carrier

La recherche menée dans le thème 2 repose sur une démarche résolument fondamentale de la réactivité de surface en privilégiant l’utilisation de systèmes modèles (approche science des surfaces, systèmes plans ou pulvérulents) et intégrant la problématique (mais aussi la contrainte pour la spectroscopie) de l’interface solide/liquide. Cette interface est centrale en catalyse au cours de la préparation de catalyseurs (majoritairement dans l’eau pour des raisons économiques et environnementales) et la conversion de la biomasse (matière riche en eau, réactifs peu volatils, hydrosolubles…). Elle est par ailleurs omniprésente dans le domaine des biointerfaces (développement de biocapteurs, de surfaces antimicrobiennes ou osséointégratives, biominéralisation…).

La recherche s’organise selon 3 axes principaux :

• Science des surfaces et synthèse de matériaux
• Science des surfaces et réactivité : rôle de la phase liquide
• Développement de méthodes de caractérisation à l’interface solide-liquide
  
  

Thème 3 : Approche moléculaire des sites actifs et de leur réactivité - G. Costentin, C. Jolivalt

Le LRS cherche à rationaliser au niveau moléculaire les modes de fonctionnement des matériaux inorganiques et hybrides dans leurs différents domaines d’intérêt. Qu’il s’agisse de l’étude de phénomènes d’adsorption (voire de relargage), de l’influence du substrat minéral sur la formation d’une liaison peptidique ou de la transformation molécules d’intérêt, ces thématiques participent d’une démarche et de problématiques communes dans les domaines de la bio-activité, de l’origine de la vie ou de la catalyse hétérogène. Cette chimie moléculaire aux interfaces représente un véritable défi du fait de la faible concentration des espèces adsorbées sur des surfaces complexes et divisées ou /et du caractère dynamique des processus.

Développement de techniques d’approche moléculaire des interfaces

Suite à un certain nombre de développements de techniques, nous avons poursuivi notre effort avec l’acquisition et le développement de nouvelles techniques ou encore l’implémentation de nouveaux modes d’utilisation de techniques existantes.

Application de la NOx-TPD – avancée en deNOx :

Nous avions précédemment évoqué la technique de désorption en température programmée, qui appliquée à la désorption d’oxydes d’azotes (NOx-TPD) préadsorbés sur un catalyseur, s’était révélée être une méthode originale pour déterminer la surface accessible d’un oxyde.

Elle a permis depuis de déterminer la surface accessible de différents oxydes après dépôt d’une autre phase ou d’oxydes supportés dans le cas des catalyseurs ZrO2/SBA-15, ZrO2/SiO2 [2016/24], WOx/Ce0.62Zr0.38O2 [2014/25]. De plus, elle nous a permis d’aborder sous un nouvel éclairage, la réaction de réduction catalytique des NOx par les hydrocarbures (C3H6-SCR) sur Ag/Al2O3 [2013/28], [2013/46], [2014/16], [2014/43], [2015/01], [2016/62] (Thèse 2012-2015, financement UPMC). Une corrélation NOx-TPD – activité en C3H6-SCR a permis d’expliquer l’origine, largement mentionnée dans la littérature, de la teneur optimale de ∼ 2 %pds en Ag sur Al2O3 pour cette réaction [2013/46]. Une corrélation NOx-TPD – cinétique de cette même réaction mais assistée par H2 a par ailleurs permis d’expliquer l’augmentation de l’activité catalytique lorsque la teneur en Ag diminuait et de souligner l’importance du taux de couverture en NOx du support Al2O3 dans la réaction [2014/43].

Yacine Mazouzi, "GDR B2i BioIngénierie des Interfaces"

Yacine Mazouzi, doctorant au LRS,  a remporté un prix poster de l'école BIOSURF 2019.

Il a été récompensé du prix "GDR B2i BioIngénierie des Interfaces".

ED 397 : Physique et chimie des matériaux

Internationaux

Une quinzaine d’actions internationales avec des laboratoires au : Brésil, Bulgarie, Chine, Corée, Etats-Unis, Italie, En moyenne, 70 publications par an dans les revues internationales à comité de lecture.

COLLABORATIONS - PARTENARIATS

ANR - NanoSciences Ile-de-France
Air-Liquide, Baïkowski, CEA, CORNING, IFP Energies Nouvelles, ONERA, PSA Peugeot-Citroën, SAGEM, SAFRAN, Saint-Gobain, Solvay

Le LRS dispose d'une Plateforme de techniques de caractérisation

• Analyses en température programmée
• Chimisorption / physiosorption
• Diffraction des rayons X
• Microscopie / AFM 
• Spectroscopie Raman
• Spectroscopie infrarouge
• Spectroscopie UV-Visible proche IR
• Spectroscopie RMN / RPE 
• Spectroscopie XPS 
• Fluo X
• Robots de synthèse
• Spectrométrie de masse 
• Microbalance à cristal de quartz 
• Mesures d'énergie de surface 
• MET
• Tests d'acidité / tests catalytiques 

Voir le site du LRS

Publications récentes :

• Influence of preparation procedure on catalytic activity of PdBEA zeolites in aqueous phase hydrodechlorination of 1,1,2-trichloroethene
  II. Kaminska, D.Lisovytskiy, S. Casale, A. Srebowata, S. Dzwigaj*
  Microporous and Mesoporous Materials, 237, 65-73, 2017.
• Structural study of radiolytic catalysts Ni-Ce/Al2O3 and Ni-Pt/Al2O3
  F. Seridi*, S. Chettibi, N. Keghouche, P. Beaunier, J. Belloni
  Radiation Physics and Chemistry, 130, 76-84, 2017.
• Iron(III) Oxide Nanoparticles as Catalysts for the Formation of Linear Glycine Peptide
  T. Georgelin*, M. Akouche, M. Jaber, Y. Sakhno, L. Matheron, F. Fournier, C. Méthivier, G. Martra, J.-F. Lambert*
  European Journal of Inorganic Chemistry, 1, 198-211, 2017.
• Dephosphatation under UV light of water by Ti-PILC with activation by secondary species (La, Se, and Rb)
  S. Barama*, A. Davidson*, A. Barama, H. Boukhlouf, S. Casale, C. Calers, D. Brouri, C. Domingos, A. Djadoun Comptes Rendus Chimie, 20, 1, 7-19, 2017.
• Acidity versus metal-induced Lewis acidity in zeolites for Friedel-Crafts acylation
  C. Bernardon, M. Ben Osman*, G. Laugel, L. Louis, P. Pale
  Comptes Rendus Chimie, 20, 1, 20-29, 2017.

UPMC

CNRS

Enseignants-chercheurs :

Chercheurs :

Personnels d'appui à la recherche :